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1、几种功率因数校正的新方法 1 、 前言传统的全波整流和大容量的电容滤波电路从AC电网获得 DC电压的方法，优点是电路简单，成本较低，但这种AD/DC转换方式会在桥式整流器输入端产生非正弦波AC电流，其高次谐波远远超出关于低压电器及电器设备发生的谐波电流限制国际和国家标准的要求，系统功率因数只保持在 0.550.65 。之所以会产生高幅值的尖峰脉冲电流，归根结底是由整流二极管的单向导电性所致。由于二极管只有在正向偏置时才会导通，亦即只有在AC瞬时电压幅值高于滤波电容器两端DC电压时，整流二极管才会有电流通过。很显然，二极管只有在AC电压峰值附近才会导通，其导通角小于90o（一般仅约 70o）。抑
2、制 AC输入电流发生波形畸变的主要方法上采用PFC控制 IC 的升压拓扑（被称之为有源 PFC预调节器或预变换器） ，能使整流二极管的导通角趋于180o，产生与 AC电压同相位 AC输入正弦波电流，致使系统功率因数十分接近于1。事实上，采用有源 PFC升压变换器电路并非是PFC的唯一方法。本文简要介绍不同于传统有源 PFC的几种解决方案。2、几种 PFC的新方法 2.1 充电泵无源 PFC 目前在荧光灯交流电子镇流器中，采用了几种无源PFC电路，其作用是增加整流二极管的导通角，使 AC输入电流平滑和连续。在低功率开关电源（SMPS ）中也可以采用PFC技术，如图 1所示的电路就带PFC功能。
3、TDA/6846是亿恒公司生产的支持低功率待机（standby ）的 PWM 控制IC，在桥式整流器（ D1D4 ）和平滑电容器（ C7 ）之间，L8、D8和 C8等组成电流供给泵电路（起PFC作用），简化图如图2 所示。在加入充电泵后，同时兼有缓冲器功能，故在变压器初级绕组Np两端，无需使用RCD 缓冲电路。关于 PFC原理大致如下所述： IC1 脚 13 输出 PWM 脉冲驱动 T1（MOSFET）导通时，其漏报电压 VD跃变到零伏。由于初级电感LP的存在，初级电流IP 线性增长。 T1漏极电压 VD的跳变，通过电容 C8传输到 L8 和 D8的连接点上，使该点电压 VP由正变负，从而导致
4、流过 L8 的电流 IL8并不阻断，而是逐渐增加，并向C8充电。在此过程中， D8是截止的。当 IC1 驱使 T1由导通跃变到截止时， ID=0，VD （及 VP ）会急剧爬升，二极管 D8导通，对电容 C7充电，使 L8 中的储能转移到 C7中，IL8 缓慢减小至零。 IL8 从零逐渐增加。由此可见，桥式整流器二极管的导通角趋于180，从而呈现图 3 所示的 AC电流（ IAC）波形，系统功率因数达0.9 以上，电流谐波含量明显减小。 除少数奇次谐波之外， 139次谐波分量大多符合EN61000-3-2和国标 GB17625.1-1998的限制要求。这种充电泵PFC电路简单，成本较低，但效果
5、不及带PFC控制 IC 的有源 PFC 。 2.2带非正弦波电流的数字PFC PFC控制 IC 的有源 PFC预变换器，在桥式整流器输入端产生与AC电压同相位的正弦波AC电流。事实上，一个AC输入同相位的非正弦波电流，通过合理控制电流波形上升沿和下降沿时刻及幅度，同样能使高次谐波含量符合标准限制要求，系统功率因数非常接近于1。例如，对于50HZ的 AC输入电压，在半周期（ 10MS ）内产生如图 4（a）所示的呈凸字形的非正弦波电流，利名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第
6、1 页，共 9 页 - - - - - - - - - 用付立叶变换得到的各个奇次谐波量值与标准比较如图4（b）所示。这种最大值为5A的电流波形，相应于 1000W 的输入功率其基波电流为4.3A，三次谐波电流为1A，标准限制值是2.3A。其它各个奇次谐波电流含量，都低于标准规定要求。采用升压变换器拓扑结构，利用微控制器可以获得符合标准要求的非正谐波电流，同时能得到稳定的 DC输出电压，并提供各种安全保护功能。采用升压式PFC拓扑结构，在同样的输出功率下，有较小的输出电流，从而可使用较小的输出电容和电感元件。图 5 示出的是一种基于标准ST90E30微控制器和 UC3843 电流型 PWM 控
7、制器的数字 PFC 升压式预调节器电路原理图。PFC升压变换器的输入电压（即全桥整流100HZ正弦半波脉动电压）经R1和 R2组成的电阻分压器取样被ST90E30检测。 变换器 DC输出电压通过 R3和 R4组成的电阻分压器采样， 也被微控制器 A/D转换器的一个信道检测。 DC输出电压的设定值， 被存储在微控制器的存储器中。变换器的DC输出电压调节环路的作用是保持DC输出电压不随负载变化而波动。数字 PFC升压变换器的电流调节环路以UC3843 的比较器、触发器及其脚6 输出驱动的功率开关 MOSFET（Q ）为基础，用作控制电流波形。 电压调整环路给出一个经RC滤波的 PWM 电压参考VR
8、EF ，并与 Q源极电阻 Rsense上的电流感测电压进行比较，以确定在功率MOSFET 中的峰值电流限制值 IL 。微控制器提供时钟信号，用作使功率MOSFET 中的 PWM 电流同步。在时钟上升沿上，触发器置位， Q导通，通过升压电感L 的电流增加。当电流达到由VREF 给定的限制值 IL 时，触发器通过比较器复位， Q截止。为使电流波形与AC电压同步， 通过微控制器 A/D转换器的一个通道 AC电压过零检测，并利用软件作支持，及时调节占空因数，对静态和动态误差进行补偿，以获得如图 4（a）所示的电流波形。对于图 5 所示的数字 PEC 升压变换器，当输出DC电压为 400V和输出功率为
9、400W 时，其 AC输入电流 IAC、 桥式整流电压 Vbridge 和 DC输出电压 Vo与未采用 PFC时的波形比较如图6 所示。采用数字 PFC后，峰值 AC电流由不带 PFC时的 7A降致 2.2A，两次谐波电流由1A降至 0.07A，三次谐波由先前的1A降至 0.25A，各次电流谐波均满足标准规定要求。当AC输入电压从 140V到 300V变化时，DC输出电压变化率低于2% ，电压纹波仅为 15VP-P 。系统输入功率因数由未采用PFC时的 0.59 升高到 0.99 。这种带非正弦波电流的数字PFC电路为产生 PWM 和电压监控，只是利用了 ST90E30其中的一个多功能定时器和
10、A/D 转换器的三个通道，其它功能闲置。如果微控制器只是用于数字PFC ，成本显然超过带正弦波电流的有源PFC 。但是，像变频洗衣机和变频空调用智能功率模块，都采用了微控制器控制。在这类应用中采用数字PFC方案，不会对系统成本带来较大增加。 2.3 在线（ on_line ） UPS PFC 低功率范围的 UPS大多都被连接到 110V/220V的单相 AC线路。若沿用传统的全波整流和平滑电容器滤波电路作为输入级，无疑会产生非正弦波AC输入电流，系统功率因数仅为 0.50.65 。图 7 所示的带 PFC的在线 UPS 输入级电路， 采用了与常规有源PFC升压变换器拓扑不同的解决方案，产生 4
11、00V 的 DC母线电压，为后随逆变器供电。在图 7 所示的电路中，D1和 D2为电压倍压器二极管。 与正规的桥式整流比较， 双倍主线 （BUS ）电压仅需通过通过逆变器开关电流的1/2 ，高效率两只功率开关 （IGBT ）电压降替代了三只开关，并可使用较小的滤波器电容。D3和 D4为升压变换器二极管，为功率逆变器提供预调整电压，在系统输入端几乎产生正弦波电流。D5和 D6为保护二极管，是很关键的元件。它们的作用如下：一是避免电感因启动时的浪涌电流而饱和；二是防止输入电容器试图升高到两倍的输入电压导致谐振充电；三是将电压尖峰限制到安全值，最大峰值电压VPEAK （MAX ）等于线路峰值输出 V
12、out名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - （800V ）；四是消除了笨重的缓冲器需要。图 7 所示的 UPS 逆变器 PFC预调节级，在 AC电压输入端产生与其接近同相位的正弦波电流，系统功率因数接近于1。 D1和 D2选用 800V的标准型或软恢复二极管， 如 IR 公司 SAFEIR系列 EWF 、ETF和EPF型。 D3和 D4选用 600V的超快速或软恢复二极管， 如 IR公司 HEXFRED HFA系列或
13、QUIETIR系列。 D5和 D6选用 SAFEIR系列（8EWS 。S-10ETS 。-40EPS型） 3 、结束语本文介绍了几种PFC不同的方法，旨在说明实现PFC的途径有许多可供选择的方案。但从目前实际应用情况看，采用PFC控制 IC 有源 PFC升压预调整器电路在唱主角。从成本角度考虑，无源 PEC技术优于有源 PFC ，但效果较差。在较大功率的应用中，有源PFC居支配地位。像数字PFC ，在一些特殊应用场合可以考虑采用。功率因数校正浅析功率因数是衡量电器设备性能的一项重要指标。功率因数低的电器设备，不仅不利于电网传输功率的充分利用， 而且往往这些电器设备的输入电流谐波含量较高，实践证
14、明，较高的谐波会沿输电线路产生传导干扰和辐射干扰，影响其它用电设备的安全经济运行。如对发电机和变压器产生附加功率损耗，对继电器、自动保护装置、电子计算机及通讯设备产生干扰而造成误动作或计算误差。因此。防止和减小电流谐波对电网的污染，抑制电磁干扰，已成为全球性普遍关注的问题。国际电工委与之相关的电磁兼容法规对电器设备的各次谐波都做出了限制性的要求，世界各国尤其是发达国家已开始实施这一标准。随着减小谐波标准的广泛应用，更多的电源设计结合了功率因数校正(PFC)功能。设计人员面对着实现适当的PFC段，并同时满足其它高效能标准的要求及客户预期成本的艰巨任务。许多新型PFC拓扑和元件选择的涌现，有助设计
15、人员优化其特定应用要求的设计。在电源的设计中， APFC 一般是优先考虑的校正方法。 作为设计人员， 大致从以下几个方面对APFC进行考虑：一、拓扑选择的一般方法由于输入端存在电感，升压转换器是提供高功率因数的方法。此电感使输入电流整形与线路电压同相。但是，可以采用不同的方案来控制电感电流的瞬时值，以获得功率因数校正。a临界导电模式 (CRM)PFC 由于控制的设计较为简单，而且可与较低速升压二极管配合使用，所以在较低功率应用中通常采用此方法。b不连续导电模式 (DCM)PFC 此创新的方案延承了CRM 的优点，并消除了若干限制。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -
16、 - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - c连续导电模式 (CCM)PFC 由于这种方案恒频且峰值电流较小，是较高功率(250 W)应用的首选方案。但是， 传统的控制解决方案较为复杂， 牵涉到多个环路， 以及以不精确著称的模拟乘法器，并需在控制集成电路周围放许多元件。二、选择标准1、 功率水平a如果功率水平低于150 W ，最好采用 CRM 或 DCM 方案。至于 CRM 或 DCM ，取决于你是想优化满载效率，采用 CRM ；而如欲减少 EMI问题，选择 DCM 。b如功率水平高于2
17、50W ，CCM 是首选方案。此方案虽然可保持峰值电流和有效值电流，但必须解决二极管反向恢复问题。c如功率水平在 150W 与 250w之间，方案的选择则取决于设计人员的磁件设计水平。d如果功率在几 kw之上，则采用可控整流电路代替不控整流电路，控制方法采用pwm 整流，以实现功率因数的矫正。2、 其它系统要求：拓扑的选择还以满足各种高能效标准。例如，如果需要使系统中的频率同步，则不能采用 CRM 。此外，如果第二个功率段可处理较大范围(在某些功率序列安排中可能需要)的输入电压，则应选择跟随升压。功率因数的限制因数：为什么在一般的电路中功率因数较低呢？有很多因数的影响。其中影响功率因数的主要原
18、因是这些电器的整流电源普遍采用的电容滤波型桥式整流电路（图1）。这种电路的基本工作过程是：在交流输入电压的正半周，D1 、D3导通，交流电压通过Dl、D3对滤波电容 C充电，若Dl、D3的正向电阻用 r 表示，交流电源内阻用R表示，则充电时间常数可近似表示为：由于二极管的正向电阻r 和交流电源内阻R很小，故 r很小。滤波电容 C很快被充电到交流输入电压的峰值，当交流电源输入电压小于滤波电容C的端电压时， Dl、D3就处于截止状态；同理，可分析负半周D2 、D4的工作情况。由分析不难看出，当电路达到稳态后，在交流输入电压的一个周期内二极管导通时间很短，输入电流波形畸变为幅度很大的窄脉冲电流( 图
19、 2) 。由上图可分析出，这种畸变的电流含有丰富的谐波成分，严重影响电器设备的功率因数。由理论推导也可以证明，功率因数与电流总谐波含量的近似关系为：因此，降低电器设备的输入电流谐波含量是提高功率因数的根本措施。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - 为了提高效率，减少谐波畸变率， 必须进行功率因数校正。 为了减少成本， 在低功率的条件下，采用无源功率因数校正电路， 文献提出了一种逐流充放电式的无源校正电路，并在此基础上对
20、逐流充放电式的无源校正电路进行了拓扑，其中提出的电路拓扑适用于小功率，低损耗，成本低的条件下使用。无源功率因数校正的发展：一般二极管整流电路存在许多问题，一般采用六种无源功率因数校正：整流滤波电路、整流滤波电路、谐振式整流滤波电路、 逐流式（填谷）整流滤波电路、 直流反馈式整流滤波电路，高频反馈式整流滤波电路。一、整流滤波电路此种电路在前面做过详细的分析，这里不做过多的介绍，仅作简单分析。方案优点：原理、结构简单，成本最低，效率较高。方案缺点：整流桥导通时的冲击电流大，功率因数低，谐波成分多。二、整流滤波电路由于电感 L 对电流的缓冲作用，使整流桥的导通角增大，从而改善了功率因数。整流滤波电路
21、的两种形式：方案优点：原理、结构简单，成本低，效率较高。方案缺点：整流桥导通时的冲击电流比整流滤波电路小，功率因数低，谐波成分多。三、谐振式整流滤波电路如图所示，将 Lr 和 Cr 的谐振点设置在基波三倍频处，对谐波的抑制起到了一定的作用方案优点：原理、结构简单，成本较低，效率较高。方案缺点：整流桥导通时的冲击电流比整流滤波电路小，功率因数低，谐波成分相对少。四、逐流式（填谷）整流滤波电路图 5 是一种由电容、二极管组成的无源功率因数校正(PPFC)电路，其中 Ll 、L2、Cl、C2组成复式滤波电路 Dl-D4为桥式整流电路， D5、D6 、D7 、C3、C4组成 PPFC 电路。原理：图
22、6 是 PPFC 电路输出电压 u 和交流输入电流的波形。在 t0 tl时间内，整流二极管Dl、D3导通，桥式整流输出电压Uz通过 C3、D6 、C4对 C3 、C4 充电，同时为负载 RL供电，由于充电时间常数很小， C3 、C4充电速度很快， 当 Uz达峰值 Um 时，C3 、C4上的电压 Uc3=Uc4=Um/2 ；在 t1 t2 时间内， Um/2UzUc3+Uc4，D5和 D7均反偏截至， C3 、C4无放回路，负载 RL仍由整流电压 Uz供电， Dl、D3仍然处于导通状态； t2 t3 时间内， UzUc3 、UzU ，D2、D4开始导通为 RL供电，当 UzUc3+Uc4 时，U
23、z通过 C3、C4 、D6对 C3 、C4充电， t4 时刻 Uc3=Uc4=Um/2 ；t4 t5 时间内， UmUz Uc3+Uc4，C3 、C4仍无放电回路，负载RL仍由 Uz供电，D3 、D4仍然处于导通状态；t5 t6 时间内， UzUm/2 ，D3 、D4截止， C3通过 D7 ，C4通过 D5又对 RL开始放电，以后将循环上述过程。由上述分析不难看出，当电路达稳态后，整流二极管的导通时间明显增大，其输入电流波形得到较大的改善(接近正弦波 ) 。实验表明，采用 PPFC 电路可使输入电流总谐波含量降低到30以下，功率因数可提高到090以上。方案优点：原理、结构相对复杂，成本稍低，功
24、率因数高。方案缺点：整流桥导通时的冲击电流较小，谐波成分相对少，效率较低。五、直流反馈式整流滤波电路，高频反馈式整流滤波电路略。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - 有源功率因数校正 (PFC)电路的发展APFC 一般采用升压式，是由于其输入电流容易连续。在电力电子技术及电子仪器仪表中，从220V交流电网通过非控整流获得直流电压得到普遍使用。由于整流器件工作时， 导通角小于 180 度，因此引起输入电流波形严重畸变、含
25、有大量谐波，使输入电路的功率因素不到0.7 ，对电网和其它用电设备危害很大。为了减少这种危害，在整流滤波电路中增加功率因素校正电路已被普遍采用。从功率因素 (PF)、 功率因素 (PF) 与总电流谐波畸变 (THD ： Total Harmonic Distortion)的关系出发，提出提高功率因数和效率的方法：一是就最大限度地抑制输入电流的波形畸变，使THD 值达到最小；二是尽可能地使电流基波与电压基波之间的相位差趋于零，使余弦值等于 1，从而实现功率因素校正。利用功率因素校正技术， 可以使交流输入电流波形完全跟踪交流输入电压波形的变化，使输入电流呈纯正正弦波，并且和输入电压同相位。Boos
26、t 拓扑结构的 PFC电路工作原理：输出电压与参考电压比较后经电压环控制器得到输出值，并与输入整流后的电压值相乘，得到电流基准信号。 输入电流与基准信号比较后经电流环控制器，其输出信号再通过PWM 发生器产生控制信号来控制开关管的通断。 因为控制信号是占空比周期性变化的信号，所以得到的输入电流波形跟随输入电压整流后的波形， 当开关频率比输入电压频率高得多时，输入电流具有与输入电压相同的电压波形。一、单级功率校正峰值电流控制通过分析升压式有源功率校正APFC 电路的基本原理，用 UC3854搭建了 APFC 电路，在 APFC 控制过程中，基于 UC3854的固定频率平均电流型控制APFC 电路
27、能有效地抑制输入电流波形畸变，使输入电流完全跟踪输入电压的变化，并且输出电压稳定，因此在实用中得到了广泛应用。二、两级功率校正由于单级 DC-DC 校正电路虽容易实现， 但是它有控制复杂等不可克服的缺点，故提出了两级功率校正。利用 TOPswitch 很容易实现两级结构的有源功率因数校正。电路由TOPswitch 构成的 PFC电路和自激式半桥逆变电路组成。通过对其工作原理进行详细分析，给出了电路参数和设计方法。该有源功率因数校正无需额外的控制电路和辅助电源。因此具有结构简单、成本低、 性能好等特点。传统电感式功率因数校正具有效率低、重量大、闪烁严重、噪音大、功率因数低等缺点，使其不能满足人们
28、对供电质量的要求。由于单级 PFC功率因数校正器使用的器件少、成本低，因此已成为目前的研究热点。但是， 单级结构中，因 PFC整流部分和逆变部分通常共用一个开关，使得两者之间有一定的耦合关系， 给一些参数计算带来不便， 并且在这种结构下， 直流母线电压随着电网电压的波动而波动， 这会造成负载工作点的变化 严重时可能使负载无法正常工作。在单级自激式功率因数校正器中，直流电压的变化会引起工作频率的变化，使升压电感值的确定较为困难。因此，单级结构的有源功率因数校正通常采用它激式，以保证工作频率的固定， 这样会使控制电路复杂、 成本增加。而两级自激式功率因数校正器，无需额外的控制集成电路和控制电源，所
29、以具有结构简单、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - 器件少、成本低、功率因数高等优点，并且直流电压稳定，不受电网电压波动的影响，容易设计谐振参数，以保证负载工作在稳定工作点，具有很大的应用价值。三、两级功率校正优化直接功率转换由于受各种器件的限制，现在又提出了直接功率转换(DPT)技术的单级 PFC ，AC DC 变换器，并进行了深入的分析和综合应用DPT技术不仅可以有效地降低单级PFC AC DC变换器的直流母线电
30、压也较大地提高了效率使其在小功率的应用中具有更大的前景。应用功率因数校正 (PFC)技术可以降低 AC-DC变换器中的电流谐波含量，提高其功率因数，减少对交流电网的谐波污染。比较成熟且广泛应用的是两级方案：PFC级后接 DC-DC 级。尽管两级方案具有高功率因数、输出电压的快速调节和适合于各种功率应用等良好性能，但对小功率应用来说，它却存在着电路复杂、体积大、成本高等缺点。近年来把PFC级和 DC-DC 级集成在一起的单级PFC ACDC变换器得到了很快的发展，其目的是要简化AC-DC 变换器复杂的电路来降低成本。单级PFC AC-DC变换器使 PFC级和 DC-DC 级共用一个功率开关管，一
31、套控制电路控制其输出电压，在PFC级和 DC-DC 级之间用一个储能电容来存储输入和输出瞬时功率不平衡的能量，使其不仅能够整形输入电流， 使电流谐波含量满足IEC1000-3-2 的国际标准， 同时还能对输出电压进行快速调节。由于单级 PFC AC-DC 变换器本身结构和其工作的特点，它还存在着以下的问题：(1) 直流母线电压过高。(2) 转换效率不高。应用直接功率转换 (DFF)技术使此类变换器部分输入功率直接( 一次) 传递到输出端，而剩余的存储在 PFC级电感中的输入功率才被传递到储能电容中，或使储能电容电压被箝位， 这样不仅被重复传递的输入功率减少了， 变换器的效率提高了， 而且降低了
32、储能电容的电压和开关器件的电压应力，即有效解决了单级PFC AC DC变换器存在的上述问题。 对直接功率转换 (DFF)技术提出的下列几种拓扑：四、单周控制 (OCC)法近来，不使用桥式电路的功率因数校正(PFC)电路成为人们注意的焦点。设计人员去掉了转换器输入端的常规桥式整流电路，可以减少开关损耗，进一步提高效率。在这样的电路中，不存在由于导通损耗而降低效率的问题，且设计比较简单， 需要的元件数量较少。 因此现在提出了不使用桥式整流电路的 PFC设计用 MOSFET 代替二极管，减少了导通的功率管的数目，同时提出了单周控制(OCC) 方法。由于去掉了输入整流器的导通损耗以及简化电路的设计，造
33、成的代价是：输入电压和输入电流的感测较为复杂，而且，输出浮动会导致电磁干扰增大。将无桥式整流的电路与OCC名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - 控制方法结合起来， 就可以用无桥式整流的方法提高效率、简化设计，并且不需要使用复杂的电流和电压感测电路。同时电磁干扰问题也可以用一种改进版本的电路来克服。五、现代 APFC 的小信号分析法及 PFC 器件为解决电磁干扰及兼容问题， 进行小信号分析，提出了基于 Boost 变换器
34、拓扑 PFC电路的建模，这是以 Boost 变换器为主拓扑结构，平均电流控制模式进行PFC 校正， 并在准静态分析法的基础上，建立系统的简化小信号模型。在此基础上， 以闭环系统的带宽和相位裕量为设计指标，给出了实用的闭环反馈控制器的设计方法。在 PFC电路中，电压、 电流等变量在两种不同频率上变化：一方面按开关频率高速切换；另一方面又按输入电压频率 (工频) 缓慢变化。从系统的角度来看这是一个复杂的时变系统，采用准静态分析法来对系统的模型进行分析和设计。提出了电流环功率级简化模型。 控制器的实现是按照电压环和电流环分别设计。 根据有源功率因数校正的基本特性。对系统进行了建模， 同时对数学模型进
35、行分析和计算。现在提出的嵌入式模块技术，是将来模块超小型化不可缺少的技术。今后，在嵌入式模块等各自的技术特点不断发展的同时，应将其复合化，进一步确立基片和贴装平台技术。另外，今后还应考虑强化无源元件的开发技术，开发由此派生的三维贴装模块技术，进一步推进实用化。 另一方面，今后应将通用无源元件应用于嵌入式模块的开发当中。例如，薄形产品(例如：1005 尺寸和 0603尺寸，厚度为 0.1mm等的元件 )应实现标准化。另外，为了扩大适用范围，还应开发膜片式电感器和膜片式电容器等。PFC的应用PFC 不是一个新概念了，在UPS 电源要运用地较多，而PC 电源上很少见到PFC 电路。 PFC 在 PC
36、 电源上的兴起，主要是源于CCC 认证 , 所有需要通过CCC 认证的电脑电源，都必须增加 PFC 电路。PFC 就是 “ 功率因数” 的意思，主要用来表征电子产品对电能的利用效率。功率因数越高，说明电能的利用效率越高。PC 电源采用传统的桥式整流、 电容滤波电路会使AC 输入电流产生严重的波形畸变，向电网注入大量的高次谐波，因此网侧的功率因数不高，仅有0.6 左右，并对电网和其它电气设备造成严重谐波污染与干扰。 早在 80 年代初，人们已对这类装置产生的高次谐波电流所造成的危害引起了关注。1982 年，国际电工委员会制订了IEC55 2 限制高次谐波的规范（后来的修订规范是 IEC1000
37、3 2 ），促使众多的电力电子技术工作者开始了对谐波滤波和功率因数校正（PFC ）技术的研究。电子电源产品中引入PFC 电路，就可以大大提高对电能的利用效率。PFC 有两种，一种是无源PFC （也称被动式PFC ），一种是有源PFC （也称主动式PFC）。无源PFC 一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，但无源PFC 的功率因数不是很高，只能达到0.70.8 ；有源 PFC 由电感电容及电子元器件组成，体积小，可以达到很高的功率因数，但成本要高出无源PFC 一些。有源 PFC 电路中往往采用高集成度的IC ，采用有源PFC 电路的 PC 电源，至少具有以下
38、特点：1 ） 输入电压可以从90V 到 270V ；2 ） 高于 0.99 的线路功率因数，并具有低损耗和高可靠等优点；3 ） IC 的 PFC 还可用作辅助电源，因此在使用有源PFC 电路中，往往不需要待机变压器；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - 4 ） 输出不随输入电压波动变化，因此可获得高度稳定的输出电压；5 ） 有源 PFC 输出 DC 电压纹波很小，且呈100Hz/120Hz （工频 2 倍）的正弦波，因
39、此采用有源 PFC 的电源不需要采用很大容量的滤波电容。现在市面上采用PFC 电路的电源不多，而采用有源PFC 电路的更少。电源作为一台微机系统的动力源泉， 无论何时都显得如此重要， 随着电脑配件核心频率的上升，工艺的改革换代，电脑功率的日益剧增，INTEL 也推出了它自身电源的新规范。选购一个好的电源无疑对于微机系统的正常运行带来至关重要的作用。网络资源如此发达的如今到处都可以找得到选购电源的金条玉律， 相信大家也不会陌生。( 相关资料可以参考本网站上的专业技术版块资源）而今天笔者想要论述的是电源里面的一个重要技术:3C 认证标准中包括有一项新增加的PFC 电路考核指标，它是专门针对谐波电流
40、问题而制定的。PFC （ Power Factor Correct ）的意思是“ 功率因数校正” ，主要用于表征电子产品对电能的利用效率。功率因数越高，说明电能的利用效率越高， 计算机开关电源是一种电容输入型电路，其电流和电压之间的相位差会造成交换功率的损失，此时便需要PFC 电路提高功率因数。PFC 电路分主动式（有源）PFC 和被动式（无源）两种。被动式PFC 电路结构较为简单，实际上是一颗矽钢片制成的工频电感， 它利用电感线圈内部电流不能突变的原理调节电路中的电压及电流的相位差，使电流趋向于正弦化以提高功率因素。被动式PFC 结构笨重，工作时常带有低频震动并引发低频噪音，相对于主动式PF
41、C 电路，被动式PFC 电路的功率因数要低得多，一般只有 70% 左右。因此被动式PFC 电路固有其不可克服的缺点: 1 、当欧洲EN 的谐波规范越来越严格时，电感量产的质量需提升，而生产难度将提高。2 、沉重重量增加电源供应器在运输过程损坏的风险。3 、原料短缺的风险较高。4 、如电源内部结构固定的不正确，容易产生震动噪音。5 、当电源供应器输出超过300 瓦以上，被动式PFC 在材料成本及产品性能表现上将越突出其不可克服的多种的缺陷。主动 PFC 电路由高频电感。 开关管和电容等元件构成， 可简单的归纳为升压型开关电源电路，它能将 110V 或 220V 的交流市电转变为380V 左右的直流高压。主动式 PFC 电路具有体积小，重量轻，具有高功率因数（通常可达98% 以上），输入电压范围宽等优越的电气性能。与被动式PFC 电路类似，主动式 PFC 工作时也会产生噪音， 只不过是高频噪音。 相对于被动PFC 电路，主动 PFC 电路复杂，成本较被动PFC 要高得多，主要应用于中高端电源产品。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -
